蔗糖与茉莉酸盐信号之间的相互作用在对冷应力的反应中GydF4y2Ba

背景GydF4y2Ba

茉莉酸在植物胁迫和防御反应的重要作用，也参与了花青素合成的调控响应蔗糖的可用性。在这里，我们探索以响应拟南芥低温胁迫蔗糖和茉莉酸之间的信令交互。GydF4y2Ba

结果GydF4y2Ba

蔗糖和冷处理均显著增加花青素含量。植物激素含量综合分析表明，在琼脂上生长的植物中，茉莉酸、水杨酸和脱落酸的含量随蔗糖处理而增加，但仍显著低于堆肥。赤霉素GA的GydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba响应于蔗糖处理而累计，但仅在温温度下。使用茉莉酸酯反应突变体探讨了茉莉酸酯信号的作用GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba和GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba．虽然这一点GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba突变体缺乏茉莉酸-异亮氨酸和茉莉酸-亮氨酸，积累12-GydF4y2Baoxo.GydF4y2Ba- 在琼脂培养基的低温下 - 苯二甲酸。发现脱落酸积聚和更高的糖含量的改变模式GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba在堆肥中生长时发生突变。两种突变体均能积累花青素，并能适应低温环境GydF4y2Bajar-1-1GydF4y2Ba突变体在转移到低温时，整个花丛光系统II效率的初始下降幅度较大。GydF4y2Ba

结论GydF4y2Ba

激素含量由温度和蔗糖供给之间的相互作用决定。其中一些效应可能是通过响应蔗糖利用率的衰老启动间接引起的。在冷胁迫过程中，调节激素含量可能会弥补茉莉酸盐信号通路的受损，从而促进拟南芥茉莉酸盐响应突变体的冷驯化和花青素积累，如赤霉素和茉莉酸盐信号通路之间的拮抗作用。GydF4y2Ba

暴露于低温但高于零度的温度会激活生理变化，从而导致拟南芥等耐寒植物的冷适应。这一过程涉及激素信号[GydF4y2Ba1GydF4y2Ba]除了导致糖积累的原发性新陈代谢的变化GydF4y2Ba2GydF4y2Ba那GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba]．越来越多的证据表明，蔗糖的合成与耐冷性直接相关:植物过表达蔗糖磷酸合酶在冷驯化后表现出更高的耐冷性[GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba]．通常，冷置适应需要光，但即使在黑暗中，蔗糖的外部供应也会改善了冷的适应性[GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba]．拟南芥材料的自然遗传变异表明，包括蔗糖在内的糖含量与冷驯化植物的抗冻性相关[GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba]．此外，我们最近表明，伴随着冷治疗的蔗糖积累与高山多年生的原产地的高度相关GydF4y2Ba而阿尔GydF4y2Ba，建议在高山植物中适应低温与积累蔗糖的能力有关[GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba]．GydF4y2Ba

茉莉酸盐，一组参与应激和防御反应的植物激素[GydF4y2Ba9.GydF4y2Ba]，在低温处理过程中积累，外源茉莉酸甲酯(MeJA)处理可提高抗冻性[GydF4y2Ba10GydF4y2Ba那GydF4y2Ba11GydF4y2Ba]．此外，茉莉酸（JA）含量与蔗糖呈正相关GydF4y2Ba答:阿尔GydF4y2Ba登记入册(GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba]，这与拟南芥幼苗在应激反应中JA积累是糖依赖的观察结果一致[GydF4y2Ba12GydF4y2Ba]．GydF4y2Ba

蔗糖有效性和冷胁迫通常都伴随着花青素的积累。有人提出花青素可以保护光合作用的器官，很可能起到阳光过滤器的作用，尽管也有人提出花青素可以起到抗氧化剂的作用[GydF4y2Ba13GydF4y2Ba那GydF4y2Ba14GydF4y2Ba]．六个花青素中的两个含量与一系列拟南芥accive中的冷适应冷冻耐受性相关[GydF4y2Ba15GydF4y2Ba]．与花青素合成突变体的合作提供了直接证据，以便在对低温反应中形成花青素的重要性。这些突变体的适应性在有利的条件下减少，并且在冷应激下，但不在其他形式的压力下进行减少[GydF4y2Ba16GydF4y2Ba]．GydF4y2Ba

通过激活MYB转录因子基因的表达，蔗糖诱导花青素积累GydF4y2Bamyb75GydF4y2Ba（=GydF4y2BaPAP1GydF4y2Ba;GydF4y2Ba中花色苷色素1的生产GydF4y2Ba） [GydF4y2Ba17GydF4y2Ba那GydF4y2Ba18GydF4y2Ba]．然而,的表达GydF4y2Bamyb75GydF4y2Ba通过低温在拟南芥中可变，并且更有可能是MyB90（= PAP2）代替MYB75是花青素形成的主要冷响应稳压剂[GydF4y2Ba15GydF4y2Ba]．由MEJA和脱硅酸（ABA）增强了花青素合成的蔗糖依赖性诱导，但通过赤霉素（气体）减少[GydF4y2Ba19GydF4y2Ba]．而MeJA本身并不诱导花青素的合成或GydF4y2Bamyb75GydF4y2Ba和GydF4y2BaMYB90GydF4y2Ba在蔗糖存在下，Meja治疗提高了转录因子和花青素积累的表达，在存在的情况下得到增强[GydF4y2Ba19GydF4y2Ba]．GydF4y2Ba

通过选择对MeJA不敏感的突变体，对茉莉酸信号进行了探索，从而分离出茉莉酸GydF4y2Bajar1GydF4y2Ba（GydF4y2Bajasmonate耐1GydF4y2Ba）突变体[GydF4y2Ba20.GydF4y2Ba]后来显示在活性JA缀合物JA-ILE的形成中受损[GydF4y2Ba21GydF4y2Ba那GydF4y2Ba22GydF4y2Ba]．此外,GydF4y2Bacoi1GydF4y2Ba（GydF4y2Ba冠菌素敏感1GydF4y2Ba）鉴定对植物毒素冠状素的突变体缺乏对Meja的反应[GydF4y2Ba23GydF4y2Ba]．COI1是SCF的一部分GydF4y2Ba^{COI1GydF4y2Ba}ubiquitin-ligase复杂(GydF4y2Ba24GydF4y2Ba]负责众所可分蛋白依赖性蛋白质降解的茉莉酸ZIM结构域（JAZ）蛋白，其抑制了茉莉酸族功能[GydF4y2Ba9.GydF4y2Ba]．JAZ蛋白是MYC2等转录因子的阻遏因子，可刺激茉莉酸响应基因的表达[GydF4y2Ba25GydF4y2Ba那GydF4y2Ba26GydF4y2Ba]．经由COI1途径茉莉酮酸酯信令需要SCF之间的相互作用形成的JA-Ile构成由JAR1GydF4y2Ba^{COI1GydF4y2Ba}和JAZ1，而JA本身或茉莉酸不提倡这种互动[GydF4y2Ba21GydF4y2Ba那GydF4y2Ba27GydF4y2Ba]．GydF4y2Ba

coi1GydF4y2Ba突变体对MeJA处理不会积累花青素[GydF4y2Ba19GydF4y2Ba那GydF4y2Ba23GydF4y2Ba那GydF4y2Ba28GydF4y2Ba那GydF4y2Ba29GydF4y2Ba]．然而，他们被描述在持续的白光或干旱胁迫下积累花青素[GydF4y2Ba23GydF4y2Ba]．与此相反GydF4y2Bacoi1GydF4y2Ba突变体，突变体GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba突变体积累花青素以响应茉莉酸[GydF4y2Ba30.GydF4y2Ba]并且花青素合成基因的表达不受影响GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba突变[GydF4y2Ba19GydF4y2Ba]．茉莉酸反应突变体也被用来确定JA-Ile信号在胁迫中的作用，表明GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba和GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba突变等位基因在干旱诱导的ABA积累中均受损[GydF4y2Ba31GydF4y2Ba]及对臭氧高度敏感[GydF4y2Ba32GydF4y2Ba]．GydF4y2Ba

jasmonate和GA信号之间的串扰通过抑制GA信号的DELLA蛋白隔离JAZ蛋白来调控花青素的形成。ga诱导的DELLA蛋白降解可以释放JAZ蛋白，从而抑制茉莉酸依赖的花青素合成[GydF4y2Ba33GydF4y2Ba那GydF4y2Ba34GydF4y2Ba那GydF4y2Ba35GydF4y2Ba]．反过来，Ga的下降可以通过螯合jaz蛋白来增加花青素形成，从而增加Ja-Ile信号传导下游的花青素合成。GydF4y2Ba

在这里，我们探讨了上述冷冻（即低温）和蔗糖处理对野生型拟南芥和野生型拟南芥花青素含量的交互作用GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba和GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba突变体。通过UHPLC/ESI-MS/MS分析激素谱，以评估可能的激素相互作用。此外，我们确定了低温对光系统II效率的影响，以确定茉莉酸盐信号突变体的冷适应能力。GydF4y2Ba

冷和蔗糖处理对F的影响GydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba和花青素含量GydF4y2Ba

在堆肥栽培的植物中，冷处理导致FGydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba在所有基因型的六六六，但没有显着的基因型特异性效果（图。GydF4y2Ba1GydF4y2Baa).从冷响应到收获日期的时间过程显示在附加文件中GydF4y2Ba1GydF4y2Ba，证明了这一点GydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba响应冷治疗而下降，F的衰老依赖性差异GydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba在实验过程中发生。在没有蔗糖的琼脂上，对F的温度没有显着影响GydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba被发现（图。GydF4y2Ba1GydF4y2Bab)，可能是因为经过25天的冷处理，植物已经完全适应了，如F的恢复GydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba在第一次删除之后(附加文件GydF4y2Ba2GydF4y2Ba）.在含蔗糖培养基上，FGydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba在温暖而不是寒冷的温度下还原(图。GydF4y2Ba1GydF4y2BaC）。这滴在fGydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba，这在时间过程中也很明显(附加文件GydF4y2Ba2GydF4y2Ba)，与糖诱导的衰老在温暖[GydF4y2Ba36GydF4y2Ba，但不包括低温[GydF4y2Ba37GydF4y2Ba]．F没有区别GydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba的茉莉酮酸酯反应突变体和野生型植物之间进行检测。GydF4y2Ba

而冷处理只增加了在堆肥中生长的Col-0植物的花青素含量（图。GydF4y2Ba1GydF4y2Bad），在琼脂平板上生长后，在冷处理的情况下存在较强的花青素含量的巨大总体增加（图。GydF4y2Ba1GydF4y2Bae)与(图。GydF4y2Ba1GydF4y2Baf)蔗糖(GydF4y2BaP.GydF4y2Ba< 0.001)。虽然这种温度效应在统计学上没有统计学意义GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba在蔗糖存在下，所有基因型（包括GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba)，与无蔗糖的琼脂培养基相比(另附文件GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba）.在温暖和寒冷的温度下，蔗糖对花青素含量有很强的影响(GydF4y2BaP.GydF4y2Ba< 0.001;额外的文件GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba)，但蔗糖和温度处理之间没有显著的交互作用，表明协同效应。除无蔗糖的琼脂外，对花青素积累无基因型影响。突变体中花青素的正常含量得到了堆肥植物独立实验的支持(附加文件)GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

冷处理和蔗糖处理对糖含量的影响GydF4y2Ba

如所预期的，与在没有蔗糖的植物中加入培养基时，葡萄糖，果糖和蔗糖的含量增加，而没有蔗糖或堆肥的植物，特别是在温度下（图。GydF4y2Ba2GydF4y2Ba），但在内容全部三种糖也处于低温高度显著的影响（GydF4y2BaP.GydF4y2Ba< 0.001;额外的文件GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba）.在低温处理下，添加或不添加蔗糖时，堆肥植物和琼脂平板上积累的葡萄糖和果糖含量(图。GydF4y2Ba2GydF4y2Baf;GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.001）。在没有外部蔗糖供应的情况下，低温下蔗糖含量增加（图。GydF4y2Ba2GydF4y2Bag，h;GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.001), but was already high at warm temperature in the presence of sucrose and did not rise further (Fig.2GydF4y2Bai).在堆肥中GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba突变体具有比其它线显著更高的糖含量（葡萄糖，果糖和蔗糖）（GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.05），并且对低温的反应比其Col更明显-GydF4y2BaGL.GydF4y2Ba野生型背景(图。GydF4y2Ba2GydF4y2BaA，D和G）。在治疗和基因型中，所有三种糖都与花青素含量密切相关（GydF4y2BaP.GydF4y2Ba< 0.001;额外的文件GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

生长条件对激素含量的影响GydF4y2Ba

添加蔗糖显著提高茉莉酸含量(GydF4y2BaP.GydF4y2Ba= 0.002)和JA-Leu (GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.001) at warm temperature and those of JA-Ile (P.GydF4y2Ba= 0.020)和JA-Leu (GydF4y2BaP.GydF4y2Ba = 0.007) at cold temperature (Additional file4.GydF4y2Ba）.在温度温度下，蔗糖对这些激素的内容物的影响可能与早期衰老有关（如F的下降所示GydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba价值观;无花果。GydF4y2Ba1GydF4y2Bac和附加文件GydF4y2Ba2GydF4y2Ba)然而，在堆肥生长的植物中，茉莉酸盐的含量，特别是共轭物JA-Ile和JA-Leu，远高于在琼脂上生长的植物（图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba;注意堆肥和琼脂生长植物的不同Y轴缩放）。在JA缀合物上的温度效果：JA-ILE在没有蔗糖的情况下通过寒冷的温度降低（GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.001) (Fig.3.GydF4y2Bae)，且在蔗糖存在下，JA-Ile和JA-Leu含量均降低(GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.001) (Fig.3.GydF4y2Baf, i)。在堆肥上，温度效应不一致，但在GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba对JA-ILE和JA-LEU的影响与其COL-相反GydF4y2BaGL.GydF4y2Ba野生型，尽管这些温度响应在统计学上不显著（图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Bad、g)。GydF4y2Ba

我们的分析证实了GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba突变体在预期的JA-ILE中缺乏（图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Bad-f）。同样，JA-Leu的含量也较低GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba比在堆肥生长后的其他基因型（图GydF4y2Ba3.GydF4y2BaG）。这证实了GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba突变体在JA-ILE的形成中受损，但也表明JA-LEU的形成受损。在没有蔗糖的琼脂培养基上，OPDA内容GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba突变体响应于冷温度显著增加。OPDA含量较高GydF4y2Bajar-1-1GydF4y2Ba与琼脂培养基的冷温处的其他基因型相比（图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Bak、 然而，在堆肥生长的植物中，未发现突变或温度处理对OPDA的影响（图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Baj). JA含量无明显变化趋势(图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Baa-c）或在共轭物JA-Phe和JA-Met中（附加文件GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba)对温度的反应。JA-Val始终低于检测限(数据未显示)。GydF4y2Ba

ABA和SA内容与JA，JA-LEU和JA-ILE相关，表明这些压力激素的共同调节（附加文件GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba）.与茉莉酸类似，堆肥中ABA和SA含量高于琼脂培养基，但在温暖和寒冷温度下，蔗糖也增加了ABA和SA含量(图2)。GydF4y2Ba4.GydF4y2Baf;GydF4y2BaP.GydF4y2Ba< 0.001;额外的文件GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba）.此外，低温下堆肥(GydF4y2BaP.GydF4y2Ba< 0.001)。在低温下增加ABA含量的一般趋势，但是类似于JA-ILE和JA-LEU的结果GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba突变株对温度处理表现出异常的ABA反应，温度处理的ABA含量高于低温处理。GydF4y2Ba

总体而言，温度对堆肥和琼脂中IAA含量有显著影响，低温下有较高IAA含量的趋势，但对个体基因型影响不显著(图2)。GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba胃肠道)。此外，蔗糖增加了琼脂培养基中IAA含量(GydF4y2BaP.GydF4y2Ba = 0.015) and cold temperature (P.GydF4y2Ba = 0.003) (Additional file4.GydF4y2Ba）.遗传算法GydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba内容(无花果。GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba而J-l)，在温暖温度下添加蔗糖显著提高(GydF4y2BaP.GydF4y2Ba< 0.001;额外的文件GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba)，但不是在低温下。其他气体和细胞分裂素的含量在附加文件中给出GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba．GydF4y2Ba

激素，花青素和糖含量的总体变化GydF4y2Ba

处理对花青素、激素和糖含量有较强的影响。GydF4y2Ba1GydF4y2Ba那GydF4y2Ba2GydF4y2Ba那GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba和GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba）.这反映在PCA结果中(图。GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba）.前两个主要成分的分数图表明通过生长培养基（堆肥与琼脂），蔗糖处理和温度分离（图。GydF4y2Ba5.GydF4y2Baa） ，但不受基因型的影响（图。GydF4y2Ba5.GydF4y2Bab). PC1(解释26%的变异)与JA、JA- ile、JA- leu、SA和褪黑激素呈正相关，与花青素、葡萄糖、果糖和蔗糖呈负相关。PC2(解释了17%的变异)与IPA、玉米素和GA呈正相关GydF4y2Ba_7.GydF4y2Ba，对ABA和JA-Leu，JA-ILE，JA-PHE和IAA负面（图。GydF4y2Ba5.GydF4y2BaC）。得分和装载图的比较还显示出糖酸盐和蔗糖（特别是低温）培养的清晰培养与糖和花青素的培养结合。PC3（解释13％的变化）主要将寒冷从热处理分开（附加文件GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

冷响应GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba和GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba突变体GydF4y2Ba

F值无差异GydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba在实验结束时的野生型和突变植物之间（图。GydF4y2Ba1GydF4y2Ba）.突变体在一个独立的实验中确认了突变体对冷当时的能力（图。GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba）.FGydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba所有植物对冷处理的反应是整个莲座的下降。随后整个莲座值的恢复表明冷驯化(图。GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba)，这也演示了琼脂生长的植物(附加文件GydF4y2Ba2GydF4y2Ba），虽然这些测量不能显示通过形成寒冷适应的新叶子或者也适应较旧的叶子而发生驯化发生。最初的下降更强大GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba比Col-0突变株(图。GydF4y2Ba6.GydF4y2Baa），表明它最初从压力中更严重地遭受，但是fGydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba然后值增加到与野生型植物相同的值，这表明突变体的冷适应能力没有受损。在对冷应力的初始反应上，两组间无显著差异GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba突变体及其ColGydF4y2BaGL.GydF4y2Ba背景（图。GydF4y2Ba6.GydF4y2Bab），但突变体显示了在f中的第二次下降GydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba后来在发展中可能是由旧叶子的衰老与新叶子的延迟形成引起的。但是，全玫瑰花GydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba这些结果表明低温对JA信号突变株有细微的影响，但也表明它们能够进行冷适应。GydF4y2Ba

先前的研究表明茉莉酸盐信号在花青素积累中的作用[GydF4y2Ba19GydF4y2Ba那GydF4y2Ba28GydF4y2Ba那GydF4y2Ba29GydF4y2Ba]并且用于凝固耐受性[GydF4y2Ba10GydF4y2Ba那GydF4y2Ba11GydF4y2Ba]．研究还表明茉莉酸诱导的花青素形成依赖于蔗糖[GydF4y2Ba19GydF4y2Ba]这种冷治疗导致蔗糖积累[GydF4y2Ba2GydF4y2Ba那GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba]．又与冷冻耐受性有关的花青素合成[GydF4y2Ba15GydF4y2Ba]，这表明茉莉酮酸酯和蔗糖信号途径相互作用。在这里，我们分析了蔗糖和寒冷在野生型拟南芥和茉莉酸信号突变花青素的形成和激素含量（冷）胁迫的互动效果。GydF4y2Ba

我们发现介质类型，蔗糖可用性和温度对激素，花青素和糖含量明确的影响（图GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba）.虽然GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba突变体显示了JA-ILE积累的预期损伤（图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba）和堆肥GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba植株的糖含量增加(图。GydF4y2Ba2GydF4y2Ba)以及改变激素对温度的反应（图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba和GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba)，冷适应途径的中断是暂时的(图。GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba）和突变体能够冷驯化和积累花青素（图GydF4y2Ba1GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

激素含量受生长介质和温度的影响GydF4y2Ba

其中一个最显著的发现是，几种应激激素JA、JA- ile、JA- leu、SA和ABA的含量在堆肥中显著高于琼脂培养基(Figs。GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba和GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba）.茉莉酸盐的合成与生物应激有关[GydF4y2Ba9.GydF4y2Ba]，但没有观察到病原体感染或昆虫感染的迹象，并且使植物看起来很健康。防御素（茉莉酮酸酯和SA）的形成可能是微生物环境的响应，这表明这些激素的内容可以在本质上比在琼脂平板上在无菌条件下要高得多。然而，其它因素（发展或营养物可用性）比暴露于微生物可能已到琼脂和堆肥生长的植物之间的差异作出了贡献。GydF4y2Ba

此外，在生长培养基中添加蔗糖也影响激素含量，如增加JA-Leu、ABA、SA和IAA的含量GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba）.研究茉莉信令常常被进行了使用常规添加蔗糖至生长培养基[例如栽培苗28，29，35，38]，它不允许蔗糖依赖性和非依赖性茉莉响应之间的分化。At the sucrose concentration of 55 mM (equivalent to 1.88% w/v) that was used in our experiments, sucrose contents exceeded those in plants grown under more natural conditions in compost (Fig.2GydF4y2Ba）.在生长培养基中常规添加浓度相近的蔗糖(如2%)[GydF4y2Ba38GydF4y2Ba]或3％[GydF4y2Ba29GydF4y2Ba)可能导致植物体内糖含量过高，通过糖与激素信号的相互作用影响植物的反应。此外，在琼脂培养基上，蔗糖诱导茉莉酸、SA和ABA可能与蔗糖诱导的衰老有关，如FGydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba在蔗糖的存在下(图。GydF4y2Ba1GydF4y2Bac和附加文件GydF4y2Ba2GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

温度还对激素含量的影响，部分地具有与蔗糖可用性的相互作用。在高山多年生，GydF4y2Ba而阿尔GydF4y2Ba低温下，JA和玉米素含量增加，IAA含量降低;然而，这些影响是基因型特异性的[GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba]．其中，冷处理降低了JA-Ile(添加或不添加蔗糖)和JA-Leu(仅添加蔗糖)含量。GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba)，而冷处理堆肥中SA和IAA含量总体呈上升趋势(图2)。GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba）.虽然没有测量JA缀合物GydF4y2Ba答:阿尔GydF4y2Ba[GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba[IAA含量的效果表明拟南芥响应的差异与高症多年生同胞相比。在小麦的冬季和春季栽培品种之间也发现了伴随冷治疗的激素含量变化的差异，包括长期冷处理后春季栽培中的高IAA含量，这可能与低凝固耐受性有关[GydF4y2Ba39GydF4y2Ba]．GydF4y2Ba

研究了温度和蔗糖处理对赤霉素的影响GydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba响应蔗糖而增加，但仅在温度下增加。这与胃纤维素在生长中的作用以及CBF依赖性冷适应途径的作用一致的作用和生物活性气体的减少[GydF4y2Ba40GydF4y2Ba]．GydF4y2Ba

通过蔗糖和冷处理诱导花青素形成的途径GydF4y2Ba

我们的分析证实了糖和花青素含量之间的密切关系(图。GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba和附加文件GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba）.由于衰老通常导致花青素积累，较高的花青素含量可能反映了在温暖的含糖培养基上生长后的早期衰老。蔗糖通过MYB75诱导花青素积累[GydF4y2Ba17GydF4y2Ba那GydF4y2Ba18GydF4y2Ba]，而低温可能通过MYB90起作用[GydF4y2Ba15GydF4y2Ba]．说明低温下花青素的积累不是由蔗糖引起的。在这里，低温处理以添加的方式进一步增加了外源蔗糖存在时花青素的积累(图。GydF4y2Ba1GydF4y2Ba）尽管观察到外部供应蔗糖时，蔗糖含量没有冷相关的血糖含量（图。GydF4y2Ba2GydF4y2Ba）.这支持蔗糖和冷诱导的花青素合成的途径独立地进行。GydF4y2Ba

在蔗糖存在下，冷诱导的花青素积累可以用赤霉素信号的下降来解释。与JAZ蛋白在JA-Ile存在下的降解类似，GAs诱导阻遏物DELLA蛋白的降解。在冷胁迫期间，DELLA蛋白积累为赤霉素降解，从而导致生长抑制中的s[GydF4y2Ba40GydF4y2Ba]．赤霉素和茉莉酸盐信号通路之间的串扰机制可以解释这两组激素在花青素形成中的相反作用[GydF4y2Ba33GydF4y2Ba]．通过与Jaz蛋白质结合，Della蛋白激活了己酸酯响应基因。另一方面，气体降解塞拉斯，抑制了茉莉酸酯信号传导。此外，最近提出了花青素合成中的Ga和Ja信号传导由MBW转录复合物整合，包括MyB75 [GydF4y2Ba35GydF4y2Ba]．JAZ蛋白被DELLA蛋白隔离从而导致mbw依赖的花青素合成，例如在冷胁迫下。这种赤霉素和茉莉酸的相互作用是由蔗糖依赖诱导的结果支持的GydF4y2Bamyb75GydF4y2Ba和花青素合成是在四倍降低GydF4y2BaDella.GydF4y2Ba拟南芥突变体[GydF4y2Ba34GydF4y2Ba]．因此，在蔗糖存在下在寒冷温度下进行花青素形成的进一步诱导是活性气体含量较低的结果，例如GAGydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba与温暖的温度相比(图。GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba）.这种机制也可以解释DELLA通路如何激活突变体中COI1/JA-Ile通路下游的茉莉酸信号(见下文)。GydF4y2Ba

这GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba和GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba突变体改变了激素的含量GydF4y2Ba

水分亏缺对ABA积累的响应较低GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba和GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba突变体比野生型植物[GydF4y2Ba31GydF4y2Ba]这表明茉莉酸信号作用于ABA的上游。相反，对于番茄，JA在冷信号中作用于ABA的下游[GydF4y2Ba41GydF4y2Ba]．虽然抗寒应力，但突变体不会降低ABA含量，尽管GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba突变体在堆肥条件下生长后ABA积累模式异常。GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba）.除了ABAGydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba与野生型相比，突变体在高温堆肥中生长后JA-Leu和JA-Ile含量增加。与野生型相比，低温下SA和IAA含量降低。这表明茉莉酸盐信号与激素合成途径的相互作用。糖含量显著增加GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba堆肥中的突变体（图。GydF4y2Ba2GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

这GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba突变体不能积累JA-Ile和JA-LEU在任何所测试的条件下，但确实含有少量的JA-ILE（图的。GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba）.这与以前关于在GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba突变体(GydF4y2Ba21GydF4y2Ba那GydF4y2Ba22GydF4y2Ba[表明还可以存在可以催化JA缀合物的形成的另一酶。K.GydF4y2Ba_mGydF4y2Baile的Jar1酶的值相当低于其K.GydF4y2Ba_mGydF4y2BaLeu，用缬氨酸和苯丙氨酸，这表明它主要催化JA的Ile取代[共轭GydF4y2Ba22GydF4y2Ba]．然而，我们的研究结果表明，JAR1也参与了JA-Leu的合成。在低温琼脂培养基上茉莉酸酯前体OPDA的积累(图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba）表示JA缀合物中较低内容的反馈效果GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba突变体。GydF4y2Ba

没有证据表明茉莉酸在花青素积累和冷驯化中的重要作用GydF4y2Ba

除了干旱胁迫中ABA形成受损外[GydF4y2Ba31GydF4y2Ba]， 这俩GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba和GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba突变体已被证明对臭氧非常敏感[GydF4y2Ba32GydF4y2Ba那GydF4y2Ba42GydF4y2Ba，支持了这些突变等位基因在应激反应中受损的观点。低温处理有利于茉莉酸积累，外源施用茉莉酸可提高抗冻性。此外,GydF4y2Ba罐GydF4y2Ba和GydF4y2Bacoi1GydF4y2Ba突变体在有或没有冷驯化时，其抗冻性均降低[GydF4y2Ba10GydF4y2Ba]．然而，他们的生理反应低，但高于冰点(寒冷)的温度没有被探索。而我们在冷适应的发展中发现了差异(图。GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba)，两种突变体均能适应并达到正常FGydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba价值观。此外，响应于寒冷的花青素积累（图。GydF4y2Ba1GydF4y2Ba)或蔗糖处理（附加文件GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba）没有受损。但是，我们的结果不允许我们绘制有关冰冷耐受性的直接结论。GydF4y2Ba

能力GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba积累花青素的突变体与之前在该突变体中茉莉酸和蔗糖反应的发现一致[GydF4y2Ba19GydF4y2Ba那GydF4y2Ba30.GydF4y2Ba]．正常的蔗糖依赖诱导花青素形成GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba可以用少量JA-Ile的存在来解释（图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba;也可以看看 [GydF4y2Ba21GydF4y2Ba那GydF4y2Ba22GydF4y2Ba])。然而，无能为力的GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba在蔗糖作用下积累JA-Ile的突变体使得增加花青素含量不可能需要JA-Ile合成。在我们的实验中，JA-Ile和花青素含量呈负相关（而非正相关）（补充文件GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba)，支持在蔗糖和低温条件下诱导花青素形成不需要JA-Ile积累的观点。GydF4y2Ba

花青素含量正常GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba突变体与先前的观点相矛盾，即与上游信号元件JAR1相反，COI1是蔗糖依赖型花青素形成所必需的[GydF4y2Ba19GydF4y2Ba]．观察到花青素积累的GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba这里可能会解释突变体GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba相反，与GydF4y2Bacoi1-1GydF4y2Ba是有漏洞的。而GydF4y2Bacoi1-1GydF4y2Ba是雄性不育,，GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba在16℃（但不在22℃）的温度下产生肥沃的花粉，因此可以保持为纯合线[GydF4y2Ba30.GydF4y2Ba]．为了克服雄性不育的问题，前一项研究[GydF4y2Ba19GydF4y2Ba]选择纯合子GydF4y2Bacoi1-1GydF4y2Ba结果表明，二氢黄酮醇还原酶(GydF4y2BaDFR.GydF4y2Ba)基因不是由蔗糖、MeJA或两者的组合诱导的GydF4y2Bacoi1-1GydF4y2Ba．然而，花青素含量本身没有测量GydF4y2Bacoi1-1GydF4y2Ba基因表达在24小时后发生变化，而这里的处理时间更长。据描述GydF4y2Bacoi1-1GydF4y2Ba突变的等位基因在植物在连续光照或水分亏缺下萌发时通常会积累花青素[GydF4y2Ba23GydF4y2Ba，支持我们的研究结果，即茉莉酸盐信号在花青素积累中并不起主要作用，正如这里显示的寒冷胁迫，尽管影响花青素合成相关基因的调控，如前所述[GydF4y2Ba19GydF4y2Ba]．GydF4y2Ba

其他实验显示茉莉酸信号在花青素形成中的作用，例如使用漏孔GydF4y2Bacoi1-2GydF4y2Ba突变等位基因，主要在幼苗中进行[GydF4y2Ba28GydF4y2Ba那GydF4y2Ba29GydF4y2Ba]．由于这里显示的花青素含量是成熟植株冷处理15天(堆肥)或25天(琼脂平板)的终点，即使较低的花青素初始积累率也可能导致正常的最终含量GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba突变体。在蔗糖的情况下，当GAGydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba含冷温度降低了含量（图。GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba），通过Della的jaz蛋白的依赖依赖于jaz蛋白的杀菌和茉莉酸己酸盐信号传导的拮抗作用[GydF4y2Ba33GydF4y2Ba可以激活茉莉酸信号。由于这种相互作用发生在JA-Ile/COI1通路的下游，它可以补偿GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba和GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba在寒冷条件下的突变，从而导致花青素响应蔗糖的积累。GydF4y2Ba

如果在COI1的上游需要JAR1，那么GydF4y2Bajar1GydF4y2Ba突变体应该表现出和GydF4y2Bacoi1GydF4y2Ba突变体。然而,GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba突变体在低温琼脂培养基上积累JAs前体OPDA（图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba）.OPDA被提议独立于茉莉酸信号[GydF4y2Ba26GydF4y2Ba这可能解释了该突变体正常花青素形成的原因。然而，最近发现了一种新的由OPDA合成JA的途径，支持了OPDA效应是通过JA- ile /COI1途径介导JA的形成和信号转导的观点[GydF4y2Ba43GydF4y2Ba]．总的来说，糖诱导的花青素合成不太可能需要COI1，但不需要JAR1形成JA-Ile。GydF4y2Ba

通过JA-ILE / COI1途径降低信号传导不会损害响应冷应激或蔗糖处理的长期花青素积累。自从此以来GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba突变体确实含有少量的JA-ILE和GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba突变体是渗漏的，不能排除低水平的JA-Ile或COI1是花青素积累所需的，但GA的下降GydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba响应于在蔗糖存在下的低温可能已经补偿了尿酸损失的信号传导。此外，降低的茉莉酸甲酸信号不会严重损害植物冷静的能力。不仅响应冷处理而发现对激素含量的大量影响，而且还依赖于堆肥的蔗糖可用性和生长与堆肥中的生长相比。总体而言，这里提出的结果表明，对胁迫耐受性的激素信号传导途径的研究需要采取其他外部因素，例如培养基组合物，并考虑突变体中其他激素的内容物的调整可能是冷应激反应的柔韧性。GydF4y2Ba

植物材料和生长条件GydF4y2Ba

这GydF4y2Bajar-1-1GydF4y2Ba突变体从诺丁汉拟南芥砧木中心获得。突变的GydF4y2BaJAR1GydF4y2Ba经测序证实。这GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba突变体和校友GydF4y2BaGL.GydF4y2Ba背景线由Alessandra Devoto（伦敦大学皇家Holloway）提供。自原版以来GydF4y2Bacoi1-16GydF4y2Ba突变体遭到第二个突变[GydF4y2Ba44GydF4y2Ba]，这里使用的突变系已经通过回交清除了额外的突变GydF4y2Bajar1-1GydF4y2Ba和GydF4y2BaCOI-16.GydF4y2Ba突变体表现出含有25μmMeja的培养基的正常发育，而野生型生长具有高积累的花青素（附加文件）GydF4y2Ba9.GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

将种子置于湿润的John Innes 2号堆肥(Levington)上，在5°C下分层3 d，然后在20°C(暖处理)下，以120 μmol m的光子通量密度栽培GydF4y2Ba^{−2GydF4y2Ba} sGydF4y2Ba^{−1GydF4y2Ba}在12小时/ 12 H晚周期。在39天后，在相同的光条件下将一半的植物转移到4℃（冷处理）中以施加冷应激。在温度处理15天后，叶片在中期收获到液氮中糖，花青素和激素分析。单独的盆中的五株植物每种基因型和治疗种植。进行独立的实验，以确认冷应激对突变体中的花青素含量的影响（附加档案GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

对于琼脂的培养，在四分之一强度NH中播种在1％琼脂上的种子（约10种籽）GydF4y2Ba_4.GydF4y2Ba不GydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba无MS培养基(Duchefa Biochemie)，含有4.7 mM硝酸盐，或不添加55.5 mM蔗糖。分层后将琼脂板置于20°C(温处理)，光子通量密度为120 μmol mGydF4y2Ba^{−2GydF4y2Ba} sGydF4y2Ba^{−1GydF4y2Ba}在12小时/ 12 H晚周期。在这些条件下增长13天后，将一半的板转移到4℃（冷处理）中，每线和治疗有五个复制板。板布置在随机块设计中。在糖分析的中期收获前，将植物进行温度处理21天。此外，在花青素和激素分析的温度处理25天后收获芽。GydF4y2Ba

最大光系统II效率的测定GydF4y2Ba

最大光系统II效率(FGydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba)在堆肥中生长的植物的单叶(叶6)和堆肥和琼脂生长的植物的全叶莲座中，如[GydF4y2Ba36GydF4y2Ba]．对于个体叶片测量，使用了FMS2叶绿素荧光计（汉斯图）;用荧光摄像荧光计（光子系统仪器）进行全莲液测量。分别分析琼脂平板上的植物，并计算平均值。为了避免假期塑造，然后在统计分析中使用单独的板的平均值作为重复（每个基因型和治疗的五个平板）。如果没有另外指出，fGydF4y2Ba_V.GydF4y2Ba/ FGydF4y2Ba_mGydF4y2Ba在收获前一天用于花青素分析。GydF4y2Ba

糖、花青素、激素含量分析GydF4y2Ba

糖在80°C 80%乙醇中提取，并用耦合酶法分光光度法测定[GydF4y2Ba45GydF4y2Ba]．确定总花青素，如[GydF4y2Ba46GydF4y2Ba]．总之，在1.5 mL甲醇中利用超声波和涡流提取50 mg植物物质。提取液4℃，13000 rpm离心10 min。按同样的步骤重新提取颗粒。收集上清液并混合，加入1%的盐酸使提取物酸化。以花青素-3-葡萄糖苷的摩尔消光系数为参比，在530 nm处用分光光度法测定总花青素。GydF4y2Ba

采用UHPLC/ESI-MS/MS对内源植物激素进行提取和定量，如下所述[GydF4y2Ba47GydF4y2Ba那GydF4y2Ba48GydF4y2Ba]，包括茉莉酸（JA），其前体12-GydF4y2Baoxo.GydF4y2Ba- 苯二甲酸（OPDA）及其氨基酸缀合物JA-异亮氨酸（JA-ILE），JA-亮氨酸（JA-LEU），JA-苯丙氨酸（JA-PHE），JA-缬氨酸（JA-VAL）和JA-甲硫氨酸（JA-MET），脱落酸（ABA），水杨酸（SA），蟾蜍蛋白吲哚-3-乙酸（IAA），褪黑激素，细胞质素GydF4y2BatranGydF4y2BaS-Zeatin（GydF4y2BaT.GydF4y2Ba-Z)，其核苷(GydF4y2BaT.GydF4y2Ba-异戊烯基腺苷（IPA）和2-异戊烯基腺嘌呤（2iP），以及赤霉素GAGydF4y2Ba_1GydF4y2Ba，GAGydF4y2Ba_3.GydF4y2Ba，GAGydF4y2Ba_4.GydF4y2Ba和gaGydF4y2Ba_7.GydF4y2Ba．氘标记化合物被用作内标。GydF4y2Ba

统计分析GydF4y2Ba

对每个处理和时间点进行了5个重复(堆肥或复制琼脂板中的单株)分析。使用SPSS 20.0统计软件包对数据进行单因素或双向方差分析(ANOVA)，如图例所示。使用Tukey的HSD事后测试进行了多次比较测试。采用Minitab 16进行相关分析和主成分分析(PCA)。在所有情况下，差异被认为是显著的概率水平GydF4y2BaP.GydF4y2Ba < 0.05.

支持本文结论的数据集包含在附加文件中GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba并且本研究中使用的任何其他数据集可从相应的作者获得合理的请求。GydF4y2Ba

阿坝:GydF4y2Ba

脱盐酸GydF4y2Ba

coiGydF4y2Ba：GydF4y2Ba

冠状素不敏感GydF4y2Ba

遗传算法:GydF4y2Ba

赤霉素GydF4y2Ba

国际宇航科学院:GydF4y2Ba

吲哚-3-乙酸GydF4y2Ba

是:GydF4y2Ba

茉莉酸GydF4y2Ba

罐GydF4y2Ba：GydF4y2Ba

j mon耐药GydF4y2Ba

OPDA：GydF4y2Ba

12 -GydF4y2Baoxo.GydF4y2Ba-phytodienoic酸(OPDA)GydF4y2Ba

SA：GydF4y2Ba

水杨酸GydF4y2Ba

我们感谢Alessandra Devoto(皇家霍洛威，伦敦大学)的捐赠GydF4y2BaCOI1-16GydF4y2Ba和Col -GydF4y2BaGL.GydF4y2Baline和Eileen Dillane(科克大学学院)寻求技术援助。GydF4y2Ba

该工作是由加泰罗尼亚政府的SMB授予的ICREA学术奖。资金机构没有参与或负责研究的设计。它没有任何参与数据的收集，分析或解释或写作稿件。GydF4y2Ba

隶属关系GydF4y2Ba

1. 科克大学生物，地球和环境科学学院和环境研究所，酿酒厂，北商场，科克，爱尔兰GydF4y2Ba

   Astrid Wingler & Benqi YuanGydF4y2Ba

2. 巴塞罗那大学进化生物学、生态和环境科学系，西班牙巴塞罗那斜线大道643,08028GydF4y2Ba

   Verónica Tijero, Maren Müller & Sergi Munné-BoschGydF4y2Ba

3. 通讯地址:华南师范大学生命科学学院，广东省高等学校生态与环境科学重点实验室，广东广州510631GydF4y2Ba

   Benqi元GydF4y2Ba

贡献GydF4y2Ba

AW和SMB构思和设计了这项研究。VT进行了温度和蔗糖反应实验。MM进行激素分析。通过测定突变体对茉莉酸的反应。VT和AW分析并绘制了数据。AW起草，SMB和MM编辑手稿。所有作者阅读并批准了最终的手稿。GydF4y2Ba

相应的作者GydF4y2Ba

对应到GydF4y2Ba阿斯特丽德WinglerGydF4y2Ba．GydF4y2Ba

伦理批准和同意参与GydF4y2Ba

不适用。GydF4y2Ba

同意出版GydF4y2Ba

不适用。GydF4y2Ba

相互竞争的利益GydF4y2Ba

作者之一Maren Müller是BMC《植物生物学》编辑委员会的成员。GydF4y2Ba

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